国内高分辨率SAR正射影像生产过程中控制点数量研究

陈静 刘栋永

（1.西安测绘总站 陕西西安 710043；96633部队 北京 100096）

1 引言

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）是一种通过飞行平台的向前运动实现合成孔径的雷达技术，是一种先进的主动式微波遥感系统，其探测目标的真实性、准确性、可靠性和及时性是其他雷达系统无法比拟的。伴随合成孔径雷达遥感技术的不断发展，越来越多的高分辨率 SAR卫星应用于日常测绘生产中，主要包括德国的TerraSAR-X卫星、加拿大的Radarsat-2雷达遥感系统、意大利的 Cosmos-Skymed雷达侦察卫星及国内某雷达卫星等。但是，目前利用 SAR影像进行正射影像生产时并没有标准规范明确控制点数量，而控制点数量对正射影像精度的影响非常大，本文通过利用不同数量控制点对同一景雷达影像进行正射影像生产，并利用地面检测点对正射影像成果进行精度比较，进而讨论研究生产中较为合适的高分辨率SAR影像正射纠正控制点分布原则。

2 正射纠正方法的选择

本次试验所采用的正射纠正方法为数字微分纠正法，利用 PCI遥感影像处理系统实施。数字微分纠正法是利用雷达的摄影参数、雷达图像的构像方程和数字高程模型，按照一定的数学模型，根据控制点将原始影像变换成正射影像。由于这种方法将原始影像分成微小区域进行，并且是数学的方法，因此称该方法为数字微分纠正方法。

3 SAR影像的选取

本次试验所采用的 SAR影像为国内自主雷达卫星所拍摄的C波段雷达影像，该影像分辨率为3米，影像幅宽为30km，入射角为35°，附带RPC参数，影像信噪比较好。试验区域为安徽省芜湖地区，大小为 30km×30km，左上角点坐标为（118°32′41.76"E，31°17′23.58"N），右下角点坐标为（118d56′57.84"E，31d03′26.53"N），影像索引图如图1所示。

图1:测区影像索引图

4 纠正控制点与地面检查点的选取

本次试验所采用的控制点和地面检测点是由双频 GPS接收机于实地外业测量获取，试验拟采用 5点、9点、12点、16点四种情况进行正射影像纠正，控制点分布原则为卫星正射影像生产通用的均匀布点方法。控制点与检查点在影像上的分布情况如图2所示。

图2:测区控制点位与检查点位分布图

5 数字高程模型的选取

本次试验所采用的数字高程模型为芜湖地区25m格网数字高程模型。

6 正射纠正流程

新建雷达微分纠正工程（如图3），设置输出及控制点的投影方式、坐标系（如图4），然后将航外控制测量所得的控制点转刺到雷达影像上（如图5），最后加载数字高程模型进行正射纠正。

图3 新建雷达微分纠正工程

图4:设置输出及控制点的投影方式、坐标系

图5:将控制点转刺到雷达影像

7 精度检测

通过正射纠正工程生成正射影像成果，并将正射影像成果利用上述 5个外业检测点检验其精度情况，并求取中误差，中误差公式为:

表1:精度检测表

纠正成果选用12点成果作例子，如图6所示。精度检测结果如表1所示。

图6:12点正射纠正成果

8 结束语

通过试验对比发现，控制点数量对正射影像的精度影响是比较明显的。使用5个控制点的正射影像纠正成果在精度上要明显较差，因此在正射纠正过程中，控制点选取数量少于5个是无法达到满意效果的；而使用9个点、12个点及16个点时，中误差在逐渐减小，说明精度越来越好；但是随着控制点的增加，精度提高的幅度在逐渐变小，16个控制点时精度提高已经比较少了，所以雷达影像正射纠正的控制点选取，每景应不少于9个，考虑偶然因素及工作效率，建议选取控制点数量为 12个左右。

[1]袁修孝，张过.缺少控制点的卫星遥感对地目标定位.武汉大学学报[J]．2003，28（5）:505~509.

[2]张永生，巩丹超.高分辨率遥感卫星应用——成像模型、处理算法及应用技术[M]．北京:科学出版社，2004:15-23．

[3]钱曾波，刘静宇，肖国超.航天摄影测量[M]．解放军出版社，1990，20~21.